用于制备导电透明层的含有银纳米线和分散的聚合物珠粒的组合物制造技术

本发明专利技术描述一种适用于制备导电透明层的组合物，所述组合物包含银纳米线和分散的聚合物珠粒。

Compositions containing silver nanowires and dispersed polymeric beads for the preparation of electrically conductive transparent layers

The present invention relates to a composition suitable for the preparation of electrically conductive transparent layers comprising silver nanowires and dispersed polymeric beads.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种适用于制备导电透明层的组合物，一种制备导电透明层的方法，一种包含所述组合物的固体成分或由其组成的导电透明层，一种包含所述导电透明层的制品，和所述组合物分别用于制备所述导电层或所述制品的用途。本文中所用的术语“导电透明层”是指(i)当施加适当电压时能够允许电流流动且(ii)在可见区(400-700nm)中具有根据ASTMD1003检测的透光率为80％或更大的层，参见例如US8,049,333。通常，所述层排列于基板表面上，其中所述基板典型地是电绝缘体。这些导电透明层作为抗静电层和作为电磁波屏蔽层广泛用于平板液晶显示器、触控面板、电致发光装置、薄膜光伏打电池中。典型地，所述导电透明层是复合材料，其包含：(i)光学透明的固体连续相(也称作基质)和(ii)在所述基质中延伸的导电纳米物质(nanoobject)的导电网络。基质由一种或多种光学透明聚合物形成。所述基质在层内结合导电纳米物质，填充这些导电纳米物质之间的空隙，提供机械完整性和对层的稳定性，并且使所述层结合至基板表面。导电纳米物质的导电网络允许电流在所述层内在相邻和重叠的导电纳米物质之间流动。由于纳米物质的小尺寸，其对复合材料的光学行为影响极小，因此允许形成光学透明复合材料，即具有在可见区(400-700nm)中根据ASTMD1003检测的透光率为80％或更大的复合材料，参见例如US8,049,333。典型地，这些导电透明层通过以下方法制备：将包含充足量的溶解或分散于合适液体(优选水)中的以下各组分的组合物涂覆到基板表面：(i)一种或多种基质形成粘合剂，(ii)导电纳米物质，和(iii)任选地辅助成分，并且从涂覆到所述基板表面的所述组合物中移除在25℃和101.325kPa下为液体的那些成分(下文中称为液体成分)至使得在所述基板表面上形成导电透明层的程度，所述导电透明层包含在25℃和101.325kPa下为固体的涂覆组合物的成分(下文中称为固体成分)。用于制备导电透明层的此类组合物通常称为油墨。典型地，可溶于油墨液体中的聚合物用作基质形成粘合剂。更具体而言，典型地在基于水的油墨中的水溶性聚合物用作基质形成粘合剂。例如US2008/0182090A1公开了一种适合用作油墨的组合物，其用于供生产例如RFID天线等电子电路用的高速印刷，所述组合物包含以下成分：(a)导电粒子，优选银粒子，更优选银片，(b)水溶性苯乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物，(c)阴离子湿润剂，(d)消泡剂，和(e)水。根据US2008/0182090A1，所得的导电层具有在3μm至7μm范围内的厚度。优选地，在根据US2008/0182090A1的所述油墨中，银粒子(a)的浓度是组合物的约10-90％，并且共聚物(b)的浓度是组合物的约2-50％。因此，在25℃和101.325kPa下为固体的成分(下文中称为固体成分)的浓度在所述油墨中明显较高。US2008/0182090A1未说明关于所得导电层的光学特性，然而假定由于油墨中的大量固体成分，透光率相当低且雾度相当高。在涂覆到用于制备导电层的基板表面的油墨的给定湿式厚度下，可获得的导电层的厚度和因此不透明度随着在涂覆油墨中固体成分浓度的增加而增加。通过减小湿式厚度来减小可获得的导电层的厚度和不透明度是几乎不可能的，这是因为出于技术原因，湿式厚度存在下限，并且为了获得完全导电透明层，湿式厚度必须尽可能接近所述下限。US2014/0255707A1公开了发现当被并入含银纳米线的膜中时，包含至少一个羧基的某些化合物提供抗腐蚀特性。WO2013/192437A2公开了一种材料，其包含透明导电涂层和支撑涂层的基板，所述涂层包含熔融的金属纳米线网络(包含熔融的金属纳米线)，其中所述涂层对可见光的透明度是至少约85％且薄层电阻不超过约100欧姆/平方，或对可见光的透明度是至少约90％且薄层电阻不超过约250欧姆/平方。WO2013/175227A1公开了一种制备透明导电固体材料的方法，典型地为涂层。WO2011/115603A1公开了发现当被并入含银纳米线的膜中时，1,2-二嗪化合物提供抗腐蚀特性。WO2011/008227A1公开了包含分散于聚乙烯醇或明胶中的银纳米线的透明导电膜可以通过使用常规水性溶剂涂布技术从水性溶剂涂布来制备。由于粘合剂在水中的溶解性，使用水溶性聚合物作为粘合剂和基质形成剂获得的透明导电层可以是湿敏性的。因此，在湿气存在下，含由水溶性聚合物形成的基质的透明导电层存在膨胀且丧失其完整性和/或对基板的粘附性的风险。因此，本专利技术的一个目标是提供一种油墨，其适用于制备具有增加的针对湿气的稳定性且不会损害层的光学特性的导电透明层。本专利技术的目标也是提供一种油墨，其适用于制备具有根据ASTMD1003(程序A)检测的透光率为80％或更大的导电透明层。优选地，所述导电透明层应显示通过四点探针法检测的薄层电阻为1000欧姆/平方或更小。优选地，所述导电透明层应显示根据ASTMD1003(程序A)检测的雾度为2％或更小，和通过四点探针法检测的薄层电阻为1000欧姆/平方或更小。在本专利技术中，对ASTMD1003的任何引用是指2013年11月出版的版本。这些和其它目标通过本专利技术的组合物实现，所述组合物包含以下成分：(A)水，(B)导电纳米物质，所述导电纳米物质(B)的两种外部尺寸在1nm至100nm范围内，并且其第三外部尺寸在1μm至100μm范围内，其中，所述导电纳米物质(B)的重量比例在基于组合物总重量计的0.01重量％至1重量％范围内，(C)分散于水中的聚合物粒子，所述聚合物具有25000g/mol或更大的数均分子量，其中，所述分散粒子(C)的平均直径在10nm至1000nm范围内，其中，所述分散粒子(C)的总重量比例在基于组合物总重量计0.02重量％至5重量％范围内。下文中，根据本专利技术的组合物(如上文所述)也称作油墨。下文中，上文所述的数均分子量为25000g/mol或更大的聚合物的分散粒子(C)也称作分散的聚合物珠粒(C)。出人意料地发现，包含上文所述分散聚合物粒子(C)形式的粘合剂的上述组合物适用于制备具有有利的光学特性以及令人满意的电子导电性和改良的湿气稳定性的导电透明层。在根据本专利技术的组合物(如上文所述)中，在25℃和101.325kPa下为液体的主要成分是水(A)，并且在25℃和101.325kPa下为固体的主要成分是上文所述的导电纳米物质(B)和上文所述的粒子(C)的聚合物。在根据本专利技术的组合物(如上文所述)中，在25℃和101.325kPa下为固体的成分(固体成分)的总浓度是10重量％或更小，优选8重量％或更小，更优选5重量％或更小，在各情况下基于所述组合物的总重量计。根据ISO/TS27687:2008(如2008年出版的)，术语“纳米物质”是指具有一种、两种或三种外部尺寸处于纳米级、即尺寸在大约1nm至100nm范围内的物质。要用于本专利技术的导电纳米物质是具有两种外部尺寸在1nm至100nm范围内且其第三外部尺寸在1μm至100μm范围内的导电纳米物质。典型地，在1nm至100nm范围内的所述两种外部尺寸是相似的，即这些尺寸之间的差异小于三倍。所述导电纳米物质(B)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含以下成分：(A)水，(B)导电纳米物质，所述导电纳米物质(B)的两种外部尺寸在1nm至100nm范围内，并且其第三外部尺寸在1μm至100μm范围内，其中，所述导电纳米物质(B)的重量比例在基于所述组合物总重量计的0.01重量％至1重量％范围内，(C)分散于该水中的聚合物粒子，所述聚合物具有25000g/mol或更大的数均分子量，其中，所述分散粒子(C)的平均直径在10nm至1000nm范围内，其中，所述分散粒子(C)的总重量比例在基于所述组合物总重量计的0.02重量％至5重量％范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 US 62/037,6351.一种组合物，其包含以下成分：(A)水，(B)导电纳米物质，所述导电纳米物质(B)的两种外部尺寸在1nm至100nm范围内，并且其第三外部尺寸在1μm至100μm范围内，其中，所述导电纳米物质(B)的重量比例在基于所述组合物总重量计的0.01重量％至1重量％范围内，(C)分散于该水中的聚合物粒子，所述聚合物具有25000g/mol或更大的数均分子量，其中，所述分散粒子(C)的平均直径在10nm至1000nm范围内，其中，所述分散粒子(C)的总重量比例在基于所述组合物总重量计的0.02重量％至5重量％范围内。2.根据权利要求1的组合物，其中所述导电纳米物质(B)具有在1μm至100μm范围内的长度，和在1nm至100nm范围内的直径。3.根据权利要求1的组合物，其中所述导电纳米物质(B)包含一种或多种选自银、铜、金和碳的材料。4.如前述权利要求中任一项的组合物，其中所述导电纳米物质(B)选自纳米线和纳米管。5.如前述权利要求中任一项的组合物，其中所述导电纳米物质(B)的总重量和所述分散粒子(C)的总重量之间的比率在1:20至20:1范围内。6.如前述权利要求中任一项的组合物，其进一步包含一种或多种额外粘合剂，其中基于所述组合物总重量计的所述额外粘合剂的总重量比例等于或小于基于所述组合物总重量计的所述分散粒子(C)的总重量比例。7.如前述权利要求中任一项的组合物，其包含(A)水，(B)银纳米线，所述银纳米线(B)的长度在10μm至50μm范围内且直径在3nm至30nm范围内，其中，所述银纳米线(B)的重量比例是基于所述组合物总重量计的0.5重量％或更小，(C)分散于水中的聚合物粒子，所述聚合物的数均分子量为30000g/mol至100000g/mol，其中，所述分散粒子(C)的平均直径在50nm至500nm范围内，其中，所述分散粒子(C)的重量比例是基于所述组合物总重量计的小于2重量％，优选1.5重量％或更小，其中所述银纳米线(B)的总重量与所述分散粒子(C)的重量之间的比率在1:5至5:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·迪奇，T·斯图姆，D·塞弗里德，F·巴特尔斯，张锐，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE